玻璃幕墙与门窗结构可靠度设计问题探讨

根据建筑结构可靠度分析与设计原理，对以金属框架为支承体系的玻璃幕墙和门窗采用以概率理论为基础的极限状态设计方法进行的结构设计计算及其可靠度问题进行系统性的分析探讨，提出对我国现行玻璃幕墙工程技术规范中幕墙结构设计有关问题的看法，以及对目前尚无规范依据的建筑门窗结构设计计算问题的看法及建议。     

锈蚀钢构件时变可靠度的重要抽样法研究

设计使用年限内锈蚀钢构件的抗力随时间是衰减的,但我国现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》假定抗力不随时间改变,导致计算得到的可靠度偏大。采用串联系统模型简化计算时变可靠度,利用蒙特卡洛重要抽样法在计算效率上的优势,给出了锈蚀构件的时变可靠度计算方法。通过抗力时不变算例,对比分析了所推荐方法与传统时不变算法的计算结果,验证该方法的精确性和有效性。进而采用拟合度指标对该方法的参数进行优化分析,给出了该方法计算锈蚀钢构件时变可靠度的参数建议。     

在役轴心受压钢筋混凝土短柱后续使用年限探讨

根据现行的《工程结构可靠性设计统一标准》中的结构构件目标可靠指标,以既有结构的材料强度及恒载为实测值,给出了构件可靠度的计算方法,可以用来计算在役轴心受压混凝土短柱的后续使用年限,供工程鉴定参考。     

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国 现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γD来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限 情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γD的取值。从而建立 了基于耐久性的可靠度设计实用方法。     

结构安全性设计的广义方法

基于概率的分项系数法是结构可靠度通用设计方法,也是我国现行结构设计规范的重要基础,但在30多年的实际应用中,该方法已逐渐显现出广义性和可靠度控制精度不足等缺陷。借鉴国际标准ISO 2394:2015中设计值法的基本思路,根据前期提出的结构安全性设计的广义表达式和标准灵敏度系数的取值方法,提出结构安全性设计的广义方法,并对其进行了必要的简化。该方法可在设计中直接考虑基本变量概率特性、目标可靠指标和设计使用年限变化对设计结果的影响,基于作用和结构性能的新近统计结果,建立新材料、新型结构的可靠度设计方法,并允许业主选取不同的目标可靠指标和设计使用年限,具有良好的普适性,较国际标准中的设计值法也更具有实用性。理论和实例分析结果表明:广义设计方法采用了利用解析优化提出的标准灵敏度系数建议值,可更好地实现对可靠度的控制;该法较目前的分项系数法和设计值法具有更高的可靠度控制精度。     

关于既有建筑承载力鉴定标准的研究

对既有建筑需要根据建筑物现状及后续运营情况重新确定后续目标使用年限作为时间的考量,这个目标使用年限是不确定的;同时现行设计规范与过往年代设计规范的可靠度水平也有很大变化。因此,考虑不同的目标使用年限,并采用统一的可靠度水平,对既有建筑的荷载作用、抗力及目标可靠指标给予时间因素影响的修正,才能对既有建筑给出更合理的鉴定结果。从研究各年代结构设计规范中荷载、抗力的变化入手,考虑既有建筑不同后续目标使用年限的需求,分析时间因素对荷载、抗力等相关参数的影响,探讨一种基于相同可靠度水平的、不同目标使用年限的既有建筑承载力鉴定标准。     

两阶段变刚度桩筏基础承载力可靠度分析及其在高层建筑基础的应用

通过建立承载力计算的极限状态方程,结合工程实例,运用可靠度理论,对两阶段变刚度桩筏基础的承载力进行了可靠度分析与验证,对其安全系数指标和可靠度指标的关系进行了研究分析,得到了基于概率极限状态设计方法即现行规范《建筑结构可靠度设计统一标准》的可靠度指标,验证了采用安全系数法作为两阶段变刚度桩筏基础承载力验(计)算方法的合理性。     

既有结构基于评估使用年限的目标可靠度研究

在比较JCCS概率模式规范与我国统一标准规定的结构构件允许失效概率及目标可靠指标的基础上,研究了既有结构基于评估使用年限的目标可靠度。以评估使用年限内的允许累积失效概率与原设计使用年限内的允许累积失效概率相等为原则,建立了根据评估使用年限确定目标可靠度的方法,并提出了抗力需求折减系数建议值。以允许年失效概率为依据,提出了危险构件的可靠度定义和既有结构构件的使用安全寿命准则。以某锈蚀钢筋混凝土梁的受弯承载力分析为例,研究了其使用安全寿命、全寿命期检测评定周期等。     

提高我国现行建筑结构可靠度水平的必要性

针对我国现行建筑结构设计标准,讨论了以下问题:对现行规范可靠度的看法;结构可靠度水平设定的标准问题;目前我国建筑结构可靠度的实行情况;目前建筑结构可靠度水平有必要作适当提高;建筑结构的抗震标准问题。     

有关设计使用年限问题的探讨

《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)明确了结构和结构构件的设计使用年限,要求在此期限内不需大修即能满足预定功能。近年来,由于非结构构件(包括栏杆、玻璃、幕墙、面砖等)年久失修引发的事故、纷争日渐突出,对此,本文提出对非结构构件也应该明确设计使用年限,并且应重视设计使用年限期内的正常使用和正常维护。     

关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论

对当前建筑结构抗震设计中若干原则性问题进行讨论,提出：建筑结构抗震设计不适宜采用概率可靠度方法而更适合采用多安全系数设计方法;应以设防烈度地震即中震的地震动参数进行结构承载力设计,依R-μ-T规律改进设计中的地震作用-延性等级组合;当结构的计算基底剪力不满足规定的最小基底剪力时,可以加大地震作用力,而不应该调整结构的刚度来加大地震反应;比较了巨型框架与普通框架结构的侧向刚度,说明巨型框架的侧向刚度远较普通框架差,不具备承担一定比例地震作用剪力的必要刚度,而应令核心筒承担全部的地震剪力;我国现行规范对结构的层间位移角限值过于严格,分析其主要原因并建议大幅度放宽。     

增大住宅楼建筑设计基准期的探讨

目前,我国的建筑设计规范规定设计基准期为50年,而国家对民用建筑出让土地使用权的期限为70年,20年的差值使得住宅房屋在土地使用权的期限内必须进行房屋安全性评估,超役期的建筑投入大量后期维护费用的可能性大大提高,因此,将设计基准期提高到70年是很有必要的。本文就设计基准期提高到70年后,对民用住宅楼建筑的荷载标准值统计参数、构件抗力统计参数及分项系数表达式中各分项系数的取值的变化做了计算分析,根据GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》中建议的计算方法,给出新的便于设计使用的分项系数设计表达式。     

钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计实用方法

考虑钢筋锈蚀对混凝土结构的抗力影响,根据我国现行结构可靠度设计规范设计原理,提出了钢筋混凝土建筑结构预期使用期可靠度设计的实用方法。首先,考虑三种荷载组合以及不同恒荷载与可变荷载效应比影响,给出了代表性钢筋混凝土构件在给定环境下、不同使用期的可靠度分析方法;提出了预期使用期结构设计可靠度水平的确定原则,即预期使用期内结构构件可靠度指标不能低于现行规范的标准;在我国结构可靠度设计表达式基础上引入耐久性折减系数,给出了该系数的确定方法,通过该系数在设计阶段保证和实现预期使用期内结构构件可靠度指标不低于现行规范的标准。最后,通过算例验证了该方法的有效性和简便性。     

基于可靠度理论对钢-混凝土组合梁的研究

当前采用《建筑结构设计统一标准》介绍的可靠度计算理论与方法，分别计算了钢筋混凝土梁和钢一混凝土组合梁的可靠度指标。计算结果表明，按现行规范规定的强度设计值计算所得的组合梁的可靠度指标明显偏高，这可能使组合梁的工程应用偏于保守，不够经济。     

基于评估使用年限的既有结构可靠度评定实用方法

在分析国内外关于考虑抗力和荷载效应时变性的结构可靠度研究成果的基础上,提出了既有结构基于评估使用年限的可靠度评定实用方法。分析表明,不考虑设计使用年限内的抗力退化时,结构累积失效概率与服役年数成正比。结构抗力随机过程模型采用服役起始点随机变量乘以一个确定的抗力衰减函数表示,则结构抗力随机过程可退化为随机变量。同时考虑结构在评估使用年限内的抗力退化和评估使用年限缩短引起的抗力需求调整,建立了既有结构基于评估使用年限的累积失效概率和可靠指标条件方程。为便于工程应用,用抗力平均退化系数和抗力需求折减系数表示可靠指标的动态变化,建立了既有结构评估的抗力-需求比实用表达式,并提出了不同评估使用年限下的抗力需求折减系数建议值。     

混凝土结构耐久性若干问题的探讨

阐述了混凝土结构耐久性及研究现状、失效分析、现行规范中的耐久性设计方法与问题以及建筑结构使用年限问题。     

可靠度β与实用设计表达式的内在关系

新颁布的《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)按《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)的规定,采用以概率论为基础,以可靠度β为保证的极限状态设计方法,给出了以荷载分项系数和材料(钢筋、混凝土)分项系数、荷载和材料强度标准值为基本参数的实用设计表达式。如果不对统一标准深入理解,只有规范,会片面认为与原规范TJ10-74在理论上没有本质的区别。在使用时,看到的只是对材料的设计值和标准值进行了修正。将结构抗力的单一安全系数取消,而在计算荷载时考虑了分项系数,以此计算     

基于最佳一致性原则的设计表达式分项系数研究

在现行规范设计表达式的基础上,首先根据等超越概率原则,计算了10a至100a设计使用年限内可变荷载的统计参数;其次,校核了现行规范设计表达式隐含的可靠指标,并以此作为确定目标可靠指标的依据;最后,根据最佳一致性优选原则,考虑14种代表性的结构构件、3种可变荷载效应与永久荷载效应的简单组合、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值,通过概率计算方法优化确定了10a至100a设计使用年限内荷载和抗力的分项系数.设计人员可根据工程实际情况,采用该工程设计使用年限相应的分项系数进行设计.     

钢筋混凝土梁的时变可靠度实用分析方法

考虑服役期内的抗力退化和评估使用年限缩短,采用实用方法分析钢筋混凝土梁受弯承载力的时变可靠度。首先,考察了不考虑抗力退化时结构累积失效概率的发展规律,证明"累积失效概率与服役年数成正比"的规律总体成立。其次,以二次曲线近似表达混凝土梁受弯承载力的退化过程,比较了不同抗力退化率下结构累积失效概率及可靠指标的发展过程,同时分析了等时段内结构失效概率及可靠指标的变化,并发现如下规律:抗力退化不严重时,分段可靠度的乘积接近设计或评估使用年限内的可靠度,但抗力退化严重时这个规律不存在。最后,对采用抗力退化系数-荷载效应折减系数比较的近似法与可靠度法的计算结果进行了比较,结果表明近似法总体上更能反映抗力退化与使用年限缩短引起的结构时变可靠度变化规律,便于工程应用。     

既有结构可靠性评定中的荷载分项系数优化

针对我国现行设计规范中各类结构构件可靠指标校核中发现的问题,对荷载分项系数及部分可变荷载标准值的取值进行优化.从构件可靠指标的最小值与平均值、构件可靠指标的离散性、荷载分项可靠指标的一致性、设计值点与理想值的偏离程度四个维度对近三代设计标准[《建筑结构荷载规范》(GBJ 9-87)、《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB...